Как сделать установку для получения биогаза своими руками: 3 совета для новичков

Как сделать установку для получения биогаза своими руками: 3 совета для новичков

Частный дом или фермерское хозяйство нуждаются в топливе для отопительных систем, получения электроэнергии и других повседневных нужд. Поскольку цены на энергоносители стабильно растут год за годом, каждый владелец дома или малого предприятия хоть раз да задумывался о том, как производить биогаз своими руками в домашних условиях.

  • Что такое биогаз, и как он образуется: получение и производство
    • Преимущества сжигания топлива из навоза (удобрение на ферме) для отопления: электроэнергия из метана
  • Как построить биореактор (установку) своими руками
  • Как обеспечить активное брожение биомассы в домашних условиях с помощью генератора и другого оборудования: переработка отходов, состав и добыча
  • Правильный отвод газа из биореактора: чертежи, использование технологии

Биогазовая установка для частного дома позволяет организовать производство биогаза прямо у себя во дворе, что решает проблему топлива. Поскольку весомый процент жителей деревень имеет навыки работы со сварочным и слесарным инструментом, вопрос самостоятельного изготовления установки для получения газа выглядит логичным. Так можно сэкономить не только на работе, но и на материалах, если использовать подручные средства.

Принцип работы биореактора

Биореактор работает на органических отходах, поэтому для непрерывной его работы необходимо постоянное наличие навоза и других отходов сельского хозяйства. Вырабатываемый установкой биогаз является биологически чистым топливом, а по своим показателям он похож на природный газ.

Работа биореактора состоит в переработке органических отходов на газ и удобрение. Для этого они загружаются в резервуар биореактора, где анаэробные бактерии перерабатывают биомассу. Для получения правильного брожения недопустимо попадания воздуха в резервуар. Время переработки зависит от объема загруженных отходов. Выделяемый газ состоит из метана 60%, и углекислого газа – 35%. Другие примеси составляют 5%. Полученный газ идет на очистку и после этого готов к использованию в бытовых приборах.

Обратите внимание! Переработанное сырье извлекается из резервуара и используется как удобрение в сельском хозяйстве, а на его место загружаются новые отходы.

Конструктивные особенности биореактора

Основные элементы биореактора для производства биогаза — непосредственно емкость для переработки навоза, бункер с люком под загрузку сырья, гидрозатвор, труба для выгрузки переработанной биомассы и трубопровод для отвода газовой смеси. Сооружение подобной конструкции на дачном участке требует решения целого ряда вопросов:

  • необходимо выбрать оптимальное место для бетонной емкости реактора;
  • в основании должны быть герметичные отверстия для удаления переработанных отходов;
  • размер реактора должен соответствовать желательным объемам выработки газа и соображениям безопасности. Интенсивная реакция в маленькой емкости станет причиной ее разрыва, тогда как выделение значительного пространства под небольшое количество сырья сделает работу конструкции малоэффективной.

Специалисты, занятые разработкой схем биореакторов, рекомендуют рассчитывать параметры модели из расчета ее оптимального заполнения — на две трети объема. Такое количество биомассы создаст необходимое давление для отвода газа и обеспечит переработку всего объема сырья. Практические опыты показывают: из тонны сырья можно получить до 100 кубометров биогаза.

Для более надежной установки емкость биореактора частично заглубляется в грунт, что позволяет снизить риск ее промерзания в зимнее время. Вместо железобетонной конструкции можно использовать металлическую бочку с прочными стенами достаточной толщины, изготовленную из химически стойкого сплава. Ниже приведена схема биореактора, сборка модели которого не составит труда даже для начинающих мастеров.

Как поднять активность выделения газа

Чтобы добиться активности процесса брожения органических отходов в емкости, их надо подвергнуть искусственному подогреву. В южных районах для активации брожения биомассы достаточно теплой температуры воздуха местности. В местах, где зимой наблюдаются холодные климатические условия, обеспечить работу установки по выработке газа без искусственного подогрева невозможно.

Процесс ферментации и брожения биомассы начинается только при температуре человеческого тела, примерно при 38 градусах. Надо создать условия, при которых происходит брожение в желудке жвачных животных. Для подогрева резервуара с размещенными в нем отходами существует несколько способов:

  • подключают к агрегату змеевик, расположив его под корпусом резервуара
  • устанавливают электрические нагревательные элементы, например, ТЭН к агрегату
  • организуют прямой нагрев отопительными приборами от сети

Для повышения активности и поддержания дальнейшей жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов, способствующих выработке биогаза, требуется поддержание необходимого уровня температуры. Для этого нужна система подогрева, действующая автоматически. Автоматизация процесса заключается в том, что при поступлении в резервуар следующей партии холодных экскрементов происходит автоматическое включение обогревательного оборудования. Когда сырье прогревается до необходимой температуры, обогрев автоматически прекращается.

Такие системы разработаны для контроля температуры в котлах подогрева воды, их можно приобрести в специализированных магазинах, которые занимаются реализацией газового оборудования.

Увеличению выработки биогаза с помощью самодельного реактора способствует перемешивание биоотходов, находящихся в резервуаре. Для этого можно применить устройство, действие его можно сравнить с работой бытового миксера. Приводит такой миксер в движение вал, выведенный через отверстие по бокам реактора.

Специфика получения биогаза

Биогаз образуется в результате брожения биологического субстрата. Его разлагают гидролизные, кислото- и метанообразующие бактерии. Смесь вырабатываемых бактериями газов получается горючей, т.к. содержит большой процент метана.

По своим свойствам она практически не отличается от природного газа, который используется для промышленных и бытовых нужд.

Биогаз – экологически чистое топливо, а технология его получения не оказывает особого влияния на окружающую среду. Более того, в качестве сырья для биогаза используют отходы жизнедеятельности, которые нуждаются в утилизации.

Их помещают в биореактор, где происходит переработка:

  • в течение некоторого времени биомасса подвергается воздействию бактерий. Срок брожения зависит от объема сырья;
  • в результате деятельности анаэробных бактерий выделяется горючая смесь газов, в состав которой входят метан (60%), углекислый газ (35%) и некоторые другие газы (5%). Также при брожении в небольших количествах выделяется потенциально опасный сероводород. Он ядовит, поэтому крайне нежелательно, чтобы люди подвергались его воздействию;
  • смесь газов из биореактора очищается и поступает в газгольдер, где хранится до момента использования по назначению;
  • газ из газгольдера можно использовать точно так же, как природный. Он поступает к бытовым приборам – газовым печам, отопительным котлам и т.п.;
  • разложившуюся биомассу необходимо регулярно удалять из ферментатора. Это дополнительные трудозатраты, однако усилия окупаются. После брожения сырье превращается в высококачественное удобрение, которое используют на полях и огородах.

Биогазовая установка выгодна для владельца частного дома только в том случае, если у него есть постоянный доступ к отходам животноводческих ферм. В среднем из 1 м.куб. субстрата можно получить 70-80 м.куб. биогаза, но выработка газа идет неравномерно и зависит от многих факторов, в т.ч. температуры биомассы. Это осложняет расчеты.

Чтобы процесс получения газа был стабильным и непрерывным, лучше всего строить несколько биогазовых установок, а субстрат в ферментаторы закладывать с разницей во времени. Такие установки работают параллельно, а сырье в них загружают последовательно.

Читайте также  Туалет и душ на даче своими руками

Это гарантирует постоянную выработку газа, благодаря чему можно добиться его непрерывного поступления к бытовым приборам.

Самодельное биогазовое оборудование, собранное из подручных материалов, обходится гораздо дешевле установок промышленного производства. Его эффективность ниже, но вполне соответствует вложенным средствам. Если есть доступ к навозу и желание приложить собственные усилия для сборки и обслуживания конструкции, это очень выгодно.

Получение биогаза

После того, как установка будет готова, в нее загружают биомассу, разведенную водой в соотношении примерно 2:3. Крупные отходы при этом должны быть измельчены – максимальный размер фракции не должен превышать 10 мм. Далее крышка закрывается – остается ждать, когда смесь начнет «бродить» и выделять биогаз. При оптимальных условиях первое поступление горючего наблюдается спустя несколько дней после загрузки.

О том, что газ «пошел», можно судить по характерному бульканью в водяном затворе. В это же время бочку стоит проверить на герметичность. Делается это с помощью обычного мыльного раствора – его наносят на все стыки и наблюдают, не появились ли пузыри.

Первое обновление биосырья нужно провести примерно через две недели. После того, как в воронку будет залита биомасса, из отводной трубы выльется такой же объем отработанной органики. Далее такую процедуру выполняют ежедневно или раз в два дня.

Миксер для биореактора

На протяжении работы реактора, для лучшей активности бактерий, сырье нужно иногда перемешивать. Эту роль может выполнить устройство в виде миксера. Его лопасти находятся в емкости, а вал выходит наружу. Миксер приводится в перемещение электромотором. В месте выхода вала должны находиться сальники, поддерживающие герметичность камеры.

Совет! В некоторых случаях герметичный электродвигатель устанавливается прямо в емкости.

Биогаз из органических отходов

Получение биогаза из отходов относится к экологически чистому виду топлива. По своим характеристикам он практически ни в чем не уступает природному газу. Вот только извлекается не из земли, а путем брожения органических отходов.

Представить технологию извлечения биогаза можно следующим образом: в специальном сборнике, именуемом биореактором, осуществляется процесс переработки и брожения отходов. В результате этого совершается выделение смеси газов, состоящей из 60 % метана, 35 % — углекислого газа и оставшиеся 5 % — прочих газообразных веществ. Добытый газ постоянно отводится из биореактора и после очистки используется в бытовых целях.

Отработанные отходы, превратившиеся в первосортное удобрение, периодически извлекаются и вывозятся на поля.

Преимущества и недостатки системы

Биогазовые установки имеют немало преимуществ, но и недостатков хватает, поэтому перед началом проектирования и строительства следует все взвесить:

  • Утилизация отходов. Благодаря биогазовой установке можно получить максимум пользы от мусора, от которого все равно пришлось бы избавляться. Эта утилизация менее опасна для окружающей среды, чем закапывание отходов.
  • Возобновляемость сырья. Биомасса – это не уголь и не природный газ, добыча которых истощает запасы ресурсов. При ведении сельского хозяйства сырье появляется постоянно.
  • Относительная небольшое количество СО2. При получении газа окружающая среда не загрязняется, а вот при его использовании в атмосферу выделяется небольшое количество двуокиси углерода. Оно не опасно и не способно критично изменить экологию, т.к. его поглощают растения в процессе роста.
  • Умеренное выделение серы. При сгорании биогаза в атмосферу попадает небольшое количество серы. Это негативное явление, однако его масштабы познаются в сравнении: при сжигании природного газа загрязнение окружающей среды окислами серы гораздо больше.
  • Стабильная работа. Производство биогаза более стабильно, чем работа солнечных батарей или ветряков. Если энергией солнца и ветра нельзя управлять, то биогазовые установки зависят от деятельности человека.
  • Можно использовать несколько установок. Газ – это всегда риски. Чтобы снизить потенциальный ущерб в случае аварии, можно рассредоточить по участку несколько биогазовых установок. Если правильно спроектировать и собрать систему из нескольких ферментаторов, она будет работать стабильнее, чем один крупный биореактор.
  • Выгоды для сельского хозяйства. Для получения биомассы высаживают некоторые виды растений. Можно выбрать такие, которые улучшают состояние грунта. Например, сорго снижает эрозию почвы, улучшает ее качество.

У биогаза есть и недостатки. Хотя это относительно чистое топливо, оно все же загрязняет атмосферу. Также могут возникать проблемы с поставками растительной биомассы. Безответственные владельцы установок нередко заготавливают ее так, что истощают землю и нарушают экологический баланс.